提高协作机器人安全性和投资回报率的技巧

协作机器人在过去几年里经历了重大发展，机器人和人类在一个固定的工作空间里一起工作的神话现在已经成为现实。随着技术的不断发展，这将成为许多工厂车间的标准，用于制造和自动化领域的各种应用。

Jeff Fryman和Rick VandenBoom在12月17日的网络广播“改变工业机器人的投资回报率”中研究了协作机器人的属性，以及它们对公司流程和自动化开发的意义。

协作机器人的机器人安全性和机器人的投资回报率(ROI)是讨论的主题之一，今年2月发布的协作机器人技术规范提供了更多细节。下面是关于每个演示的更多信息。

安全考虑，协作机器人

弗莱曼是JDF咨询公司的首席顾问，也是机器人工业协会(RIA)的退休董事，他将协作机器人定义为“人与机器人共享一个共同工作空间的一种特殊操作。”此外，协作行动需要遵循具体的标准:

• 它们只能用于预先确定的任务。
• 只有当所有必要的保护措施都有效时，它们才有可能发生。
• 它们仅适用于具有符合ISO 10218第1部分的协作操作专门设计功能的机器人。

主要特点是安全等级软轴/空间限制，它由软件组成，为机器人运动提供定义的限制。该软件使用空间限制来定义任何几何形状，以确定机器人可以在哪里工作。弗莱曼表示，这项功能只适用于新机器人，客户在购买机器人时必须询问这项功能。这不是一个标准功能。

其他功能包括可选的安全级速度控制，符合ISO标准13849-1。Fryman解释说，工具中心点(TCP)的速度不会超过降低速度的限制，当故障发生时，会立即发出保护停止。

弗莱曼说，风险评估是机器人安全的关键因素，因为每个机器人系统都是独一无二的。有一些特殊的考虑因素需要考虑，特别是对于功率和力量有限的机器人，因此评估需要全面。弗莱曼说，有很多重要的事情需要考虑，比如工厂地板和工作空间的布局设计，机器人系统的限制，危险和任务识别，以及风险降低。

Fryman强调，工作空间要求需要明确定义，以便操作员知道在哪里可以直接与机器人交互。“粉刷地板可能不错，但标准中没有这么说，”他说。

工作空间设计需要灵活，以便操作人员可以轻松地执行所有任务，同时与任何捕获点或夹点保持500毫米的间隙，这是协作机器人所特有的。协同作业时，应适当选择一种或多种安全特征，确保所有暴露在潜在危险中的人员都有一个安全的工作环境。所选安全特性的任何检测到的故障都将导致保护停止。

“这些安全措施是针对集成商和如何设计协作应用程序的，”弗莱曼说。

弗莱曼说，在试图辨别机器人相对于人类的运动方向及其可能的运动时，这一点尤其正确。他说:“如果机器人能够攻击人的颈部以上，那就不安全了。”“这以下的地方都有数字，但脖子以上的地方必须更正。”

协作机器人的动力和力量限制所带来的挑战是它们还没有被很好地理解。与速度控制相比，这是一个相对的问题，速度控制可以很容易地测量和定义。

弗yman说他刚从日本参加完会议回来，ISO/TS 15066正在日本定稿，准备出版，为协作机器人提供额外的信息和指导。ISO/TS 15066:2016 (TS代表技术规范)，“机器人和机器人设备-协作机器人”于2016年2月发布，提供了关于协作机器人的额外信息和指导。

理解自动化，过程策略

应用制造技术公司(AMT)自动化系统组经理Rick VandenBoom讨论了协作机器人是否对特定公司有用。他说，重要的是要确定改变流程以适应机器人是否有利可图，以及在计算投资回报率(ROI)时需要考虑什么。

VandenBoom说，自动化很有价值，因为它可以:

• 提高吞吐量
• 降低直接人工成本
• 提高产品质量
• 改善工人安全
• 减少整体足迹。

虽然有很多很好的理由使用自动化，但VandenBoom警告说，不要仅仅因为竞争对手正在这样做，或者因为协作机器人是贸易展上的热门新趋势，而你有钱花，就陷入自动化。

范登布姆说:“你应该清楚地了解哪些因素在推动你的决策过程，以及它们的相对重要性。”“当你出于错误的原因进行自动化时，你最终会以失败的自动化告终。”

VandenBoom还表示，公司在决定是否采用协作机器人时，应该确定项目的业务需求，了解所需的流程，并确定适当的自动化水平。

VandenBoom表示，根据业务需求，满足生产里程碑和零件数量非常重要。这意味着要现实。他说，每个公司都想要最短的进度、最高的质量和最低的成本。

“你可以做得快，做得好，或者做得便宜。有时你可以做两件，但绝不可能三件都做。选两个，并以此为目标。”“对自己的团队和供应商要现实一点。”

确定适当的自动化变更级别需要对工厂当前使用的过程有深刻的理解。知道你在哪些方面可以改进，哪些方面你已经很有效率，这对你大有帮助。对于流程，需要考虑的事项包括流程的数量、操作人员的数量、正在使用的设备类型、当前的周期时间和当前的占用空间。

VandenBoom说:“你越了解当前的流程，你就能更好地实现你的目标，降低风险，做出明智的权衡，实现协同效应。”

了解什么样的自动化以及工厂需要多少自动化也是至关重要的。适用于一家公司的东西不一定适用于另一家公司，而且每个挑战都是独特的。VandenBoom认为，如果一家公司想通过机器人技术提高自动化水平，就应该找一位在许多行业和应用领域都有丰富经验的专家，并挖掘他们的知识。

“在这种情况下利用专家，”他说。“不要试图重新发明轮子。”

VandenBoom表示，无论公司最终做出什么决定，正在考虑的选择都应该是结构化实证方法的结果，这种方法消除了对潜在选择的猜测。

他说:“首先要收集正确的数据，进行结构化分析，并提出多种基于事实的解决方案。”

克里斯Vavra是生产编辑，控制工程，cvavra@cfemedia.com．

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